JP3633514B2

JP3633514B2 - 連続鋳造用浸漬ノズルおよび金属の連続鋳造方法

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Publication number: JP3633514B2
Application number: JP2001175646A
Authority: JP
Inventors: 徹加藤; 友一塚口; 昌司原; 正幸川本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-06-11
Filing date: 2001-06-11
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2021-06-11
Also published as: JP2002361377A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、連続鋳造用の浸漬ノズルおよびこの浸漬ノズルを用いた金属の連続鋳造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋳片を連続的に製造する方法として、連続鋳造方法が知られている。この方法は、タンディッシュ内に収容された溶融金属を、その下部に設けられた浸漬ノズルから、上下が開放された鋳型の上部に供給して鋳型内で凝固殻を形成させ、その後下部から引き抜いて鋳片を連続的に製造する方法である。
【０００３】
このタンディッシュ内に収容された例えばＡｌで脱酸された溶鋼を鋳型内に供給する際、溶鋼中のＡｌの酸化物などが浸漬ノズルの内面に付着しやすく、浸漬ノズル内の溶鋼の流れが阻害される。そのため、スラブの連続鋳造に通常用いられている例えば２つの吐出孔を有する浸漬ノズルの場合は、片方の吐出孔からの吐出流が強くなるなど、２つの吐出孔からの吐出流が均一にならず、いわゆる鋳型内の溶鋼の流れが片流れになりやすい。片流れが発生すると、鋳型内の溶鋼表面に添加したモールドパウダが溶鋼中に巻き込まれる。また、浸漬ノズルの内面に付着したＡｌの酸化物などが剥離した場合は、剥離したＡｌの酸化物などが溶鋼中に巻き込まれる。
【０００４】
鋳型内の溶鋼中に巻き込まれたモールドパウダやＡｌの酸化物などは、鋳型内の凝固殻に捕捉されて、製造された鋳片の表層部に欠陥が発生しやすい。これらの鋳片の表層部の欠陥は、その鋳片を素材として圧延された製品の表面または内部の欠陥の原因となる。また、浸漬ノズルの内面に付着したＡｌの酸化物などの付着量が多くなって、浸漬ノズルが閉塞された場合は、連続鋳造作業を中断せざるを得なくなる。
【０００５】
浸漬ノズルの内面にＡｌの酸化物が付着するのを防止する方法として、Ｃａ処理法がある。この方法は、Ｃａ−Ｓｉ合金のワイヤを溶鋼中に添加して溶鋼中にＣａを溶解させ、Ａｌ₂Ｏ₃−ＣａＯを生成させる方法である。この方法では、Ａｌの酸化物はＣａＯと化合してＡｌ₂Ｏ₃−ＣａＯとされるため、浸漬ノズルの内面に付着することはない。しかし、この方法では、溶鋼中に介在物を極力少なくする必要のある高純度鋼の連続鋳造には適さない。
【０００６】
浸漬ノズルの内面にＡｌの酸化物などの付着物が付着するのを防止する方法として、浸漬ノズルの内面に不活性ガスを吹き込む方法がある。しかしこの方法では、連続鋳造された鋳片にピンホールが発生するという問題がある。
【０００７】
また、浸漬ノズルの内面にＡｌの酸化物などの付着物が付着して溶鋼の片流れが生じるのを防止するために、内面形状に工夫を凝らした次のような浸漬ノズルが提案されている。
【０００８】
特開平１１−４７８９６号公報に提案された浸漬ノズルは、内面に螺旋状の突起が設けられた浸漬ノズルである。この浸漬ノズルでは、螺旋状の突起により浸漬ノズル内で溶鋼を旋回攪拌させて、浸漬ノズルの内面にＡｌの酸化物などが付着するのを防止するとともに、片流れを防止する。
【０００９】
特開平１１−７７２５７号公報および特開平１１−１２３５０９号公報に提案された浸漬ノズルは、内面に一段あるいは複数段の段部が設けられた浸漬ノズルである。この浸漬ノズルでは、段部を設けることにより、浸漬ノズル内の溶鋼の流速を均一化して片流れを防止するとされている。しかし、上記のいずれの浸漬ノズルの場合も、浸漬ノズルの内面に内径の小さい部分が存在する。すなわち、内面に螺旋状の突起が設けられた浸漬ノズルでは、螺旋状の突起を設けた部分の内径が小さく、また、段部が設けられた浸漬ノズルでは、段部の内径が小さい。
【００１０】
そして、この内径が小さい部分にはＡｌの酸化物などが付着しやすく、また、その付着の程度も均一ではない。このように、浸漬ノズルのもともと流路の狭い部分にＡｌの酸化物などが不均一に付着すると、Ａｌの酸化物などが付着した部分が更に狭くなって大きな片流れが生じ、極端な場合は操業を中止せざるを得なくなる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
この発明の課題は、片流れを防止するとともに、内面付着するＡｌの酸化物などが付着するのを防止することのできる連続鋳造用浸漬ノズル、および鋳片を素材とする製品にモールドパウダ、Ａｌの酸化物、気泡などの鋳片の欠陥に起因する欠陥の発生を防止することのできる金属の連続金属方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨は、次の（１）の連続鋳造用浸漬ノズルと、（２）の金属の連続鋳造方法にある。
【００１３】
（１）ノズル本体の内面にその内部を通過する溶融金属の流れを制御する整流部を備え、前記整流部が連続鋳造で対象とする金属の融点以上の温度において１×１０⁴〜１×１０⁶Ｓ／ｍの電気伝導率を有する耐火物で構成されると共に、前記整流部に電極が設けられ、さらに、前記ノズル本体と前記整流部との間に絶縁体を有することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。この浸漬ノズルは、ノズル本体が電気伝導性を有する耐火物からなり、前記ノズル本体に他方の電極を設けてもよい。
【００１４】
（２）底部に上ノズルが設けられたタンディッシュと、上ノズルの下部に設けられたスライディングゲートと、スライディングゲートに続いて設けられた、ノズル本体の内面にその内部を通過する溶融金属の流れを制御する整流部を備え前記整流部が連続鋳造で対象とする金属の融点以上の温度において１×１０ ⁴ 〜１×１０ ⁶ Ｓ／ｍの電気伝導率を有する耐火物で構成されると共に前記整流部に電極が設けられた連続鋳造用浸漬ノズルとを有し、前記浸漬ノズルとスライディングゲートとの間および前記浸漬ノズルとこれを支持するノズル支持部との間に絶縁体を備えた溶融金属供給部を有する連続鋳造装置を用い、整流部と前記浸漬ノズルの内部を通過する溶融金属との間に通電しながらタンディッシュ内の溶融金属を前記溶融金属供給部から鋳型に供給することを特徴とする金属の連続鋳造方法。この溶融金属供給部において、浸漬ノズルのノズル本体に他方の電極が設けられる場合は、タンディッシュから浸漬ノズルまでの間の内部空間に臨む他方の電極は設けなくてもよい。
【００１５】
本発明者らは、浸漬ノズルなどの耐火物の内面に、溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着するのを防止する方法として、電気毛管現象に着目して研究を重ねた。なお、電気毛管現象とは、イオン溶液中に存在する電極と溶液との界面張力が、電極の電位によって変化する現象である。その結果、次の（ａ）〜（ｄ）の知見を得た。本発明は、この知見に基づいて完成されたものである。
【００１６】
（ａ）連続鋳造装置の上ノズル、流量制御機構および浸漬ノズルは、耐火物で構成され、これらの耐火物には、高温において電子伝導性やイオン伝導性を有するものがある。
【００１７】
（ｂ）したがって、連続鋳造において、高温において電子伝導性やイオン伝導性を有する耐火物と溶鋼との間に電位差を付与すれば、前記耐火物と溶鋼との接触界面に電気毛管現象が生じてこれらの界面における張力が減少し、溶鋼中のＡｌの酸化物などの介在物が耐火物の表面に付着しようとする力が減少して、耐火物の表面に付着し難くなるものと推定される。
【００１８】
（ｃ）上記の推定に基づき、試験規模の坩堝内の溶鋼中に、電気伝導性を有する耐火物製の棒と電極とを浸漬し、耐火物製の棒と電極とに通電して耐火物と溶鋼の間に電位差を付与する実験をおこなった。その結果、電位差が小さくても耐火物の表面に付着する溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着量が減少し、また、電位の正負に拘わらず、電位差の絶対値が大きくなるほど、耐火物の表面に付着する溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着量が少なくなるという結果が得られた。
【００１９】
（ｄ）したがって、内面に螺旋状の突起や段部などの整流部が設けられた浸漬ノズルの前記整流部と、その内部を通過する溶鋼との間に電位差を付与すれば、内径が小さく流路の狭い整流部に付着する溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着するのを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の連続鋳造用浸漬ノズルを図１および図２に基づいて説明する。図１は、本発明の整流部および絶縁体を備えた連続鋳造用浸漬ノズルの一例を示す縦断面図であり、同図（ａ）は、内面に螺旋状の突起が設けられた浸漬ノズル、同図（ｂ）は、内面に段部が設けられた浸漬ノズル、同図（ｃ）は、内面に整流板が設けられた浸漬ノズル、同図（ｄ）は、内面に内装ノズルが設けられた浸漬ノズルである。
【００２１】
同図（ａ）に示す浸漬ノズル１ａは、ノズル本体１１の内面に２条の螺旋状の突起１２ａを備える。ノズル本体１１は、有底の円筒体１１ａの上部にフランジ部１１ｂを有し、下部に２つの吐出孔１１ｃが形成されている。螺旋状の突起１２ａは、断面形状がほぼ半円形で、ノズル本体１１のフランジ部１１ｂの下端付近から吐出孔１１ｃの上部付近の間の内面に軸対象に２条設けられている。また、螺旋状の突起１２ａの内部には、その全長に亘って線状の電極１３ａが埋設されている。
【００２２】
同図（ｂ）に示す浸漬ノズル１ｂは、ノズル本体１１の内面に２つの段部１２ｂを備える。ノズル本体１１は、同図（ａ）に示すノズル本体１１と同じ構造である。段部１２ｂは、その外径がノズル本体１１の内径とほぼ等しく、内径がノズル本体１１の内径より小さい円筒体で、ノズル本体１１のフランジ部１１ｂの下端付近から吐出孔１１ｃの上部付近の間の内面に、ノズル本体１１の軸方向に２つ設けられている。また、段部１２ｂの内部には、段部１２ｂの長さにほぼ等しい長さの筒状の電極１３ｂが埋設されている。
【００２３】
同図（ｃ）に示す浸漬ノズル１ｃは、ノズル本体１１の内面に１枚の整流板１２ｃを備える。ノズル本体１１は、同図（ａ）に示すノズル本体１１と同じ構造である。整流板１２ｃは、ノズル本体１１の軸方向に長くノズル本体１１の内径に相当する幅の矩形の板状体で、ノズル本体１１のフランジ部１１ｂの下端付近から吐出孔１１ｃの上部付近の間の内面に流路を２分割するように設けられている。また、整流板１２ｃの側面の上部には、棒状の電極１３ｃの先端が埋設されている。
【００２４】
同図（ｄ）に示す浸漬ノズル１ｄは、ノズル本体１１の内面に内装ノズル１２ｄを備える。ノズル本体１１は、同図（ａ）に示すノズル本体１１と同じ構造である。内装ノズル１２ｄは、上部の外径がノズル本体１１の内径にほぼ等しい逆円錐台状でその内面に孔を有し、ノズル本体１１のフランジ部１１ｂ付近の内面に設けられている。また、内装ノズル１２ｄの内部には、棒状の電極１３ｄが複数埋設されている。
【００２５】
同図（ａ）〜（ｄ）に示す浸漬ノズル１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにおいて、螺旋状の突起１２ａ、段部１２ｂ、整流板１２ｃおよび内装ノズル１２ｄは、連続鋳造の際に、内部を通過する溶融金属の流れを制御して片流れを防止するために形成された部分で、いずれも、本発明における整流部１２を構成する。なお、同図（ａ）〜（ｄ）に示すノズル本体１１の形状、同図（ａ）に示す螺旋状の突起１２ａの形状、角度、数および配位置、同図（ｂ）に示す段部１２ｂの形状、数および配置位置、同図（ｃ）に示す整流板１２ｃの形状、数および配置位置、同図（ｄ）に示す内装ノズル１２ｄの形状は、図示したものに拘らず、通常用いられているものでよい。
【００２６】
また、同図（ａ）〜（ｄ）では、電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび１３ｄを整流部１２に埋設したが、ノズル本体１１と整流部１２との間に設けてもよい。電極の形状、配置位置および配置方向も、同図（ａ）〜（ｄ）に示す電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび１３ｄに拘らない。要するに、電極が整流部１２の一部に接して設けられていればよい。
【００２７】
このように、ノズル本体１１の内部に整流部１２を設けると、溶融金属が流れる流路の断面積が変化し、一般に、この部分における断面積が減少することになる。このような構造を持つ場合、流路断面積が小さい整流部１２自体の下部側の表面にＡｌの酸化物などが付着しやすい。その理由は、整流部１２が設けられた部分の断面積が小さいため、溶鋼中のＡｌの酸化物などの衝突頻度が大きくなること、および流れが変化するために渦が発生することが原因と考えられる。断面積の小さい部分にＡｌの酸化物などが付着すると流動に及ぼす影響が大きく、整流部１２を備えない浸漬ノズルと比較して、かえって片流れを発生させるなどの悪影響をおよぼす。
【００２８】
本発明の浸漬ノズルは、これらの整流部１２が、連続鋳造時に前記タンディッシュに収容される溶融金属の融点以上の温度で電気伝導性を有する耐火物（以下、電気伝導性を有する耐火物と表す）で構成される。そして、後述するように、連続鋳造の際に、整流部１２と浸漬ノズル内を流れる溶融金属との間に通電して、溶鋼中のＡｌの酸化物などの付着を防止する。
【００２９】
電気伝導性を有する耐火物は、具体的には、連続鋳造で対象とする金属の融点以上の温度において、電気伝導率が１×１０⁴〜１×１０⁶Ｓ／ｍの耐火物とする必要がある。このような電気伝導性および抵抗率を有する耐火物として、次の耐火物を挙げることができる。
【００３０】
アルミナグラファイト質の耐火物
通常の浸漬ノズルに多く用いられるアルミナグラファイト質の耐火物では、黒鉛を５〜３５質量％含有するのが好ましい。黒鉛の含有率が５質量％以上であれば、室温から金属が溶融状態のときの温度までの温度領域において電気伝導性を有する。ただし、黒鉛の含有率が３５質量％を超えると、強度が劣化して浸漬ノズルとしての使用が困難となる。また溶融金属に対して耐食性が劣化し、溶損の問題が発生する。このアルミナグラファイト質の耐火物は、ＳｉＯ₂ を２０質量％程度まで含有させても、後述する通電の際に支障はない。ＳｉＯ₂ は、主としてアルミナグラファイト質の耐火物の熱膨張率を低減し、熱衝撃による折損などを防止する効果がある。また、ＳｉＯ₂ の代わりに、ＳｉＣを同様に含有させても構わない。
【００３１】
ジルコニアグラファイト質の耐火物
ジルコニアグラファイト質の耐火物の場合は、黒鉛を５〜２０質量％含有するのが好ましい。黒鉛の含有率が５質量％以上であれば、室温から金属が溶融状態のときの温度までの温度領域において電気伝導性を有する。ただし、黒鉛の含有率が２０質量％を超えると、強度が低下する問題がある。ここで、アルミナグラファイト質の耐火物より、黒鉛の含有率の上限を少なくするのは、アルミナに比較してジルコニアの密度が大きく、密度の小さい黒鉛を含有させたときの耐火物自体の密度変化が大きくなるからである。
【００３２】
マグネシアグラファイト質の耐火物
マグネシアグラファイト質の耐火物の場合は、黒鉛を５〜２０質量％含有するのが好ましい。黒鉛の含有率が５質量％以上であれば、金属が溶融状態のときの温度において電気伝導性を有する。ただし、黒鉛の含有率が２０質量％を超えると、強度および耐食性が低下する。
【００３３】
なお、同図（ａ）〜（ｄ）に示す電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび１３ｄを構成する材料は、銅、炭素鋼、ステンレス鋼などの通常の電極に用いられている金属、モリブデンやタングステンなどの高融点金属、グラファイトやグラファイトを含有する耐火物（たとえばアルミナグラファイト）などの導電性耐火物である。
【００３４】
ノズル本体１１と整流部１２との間には、電気的に絶縁する図示を省略した絶縁体を設ける。すなわち、同図（ａ）に示す浸漬ノズル１ａでは、ノズル本体１１と螺旋状の突起１２ａとの間に絶縁体を設ける。同図（ｂ）に示す浸漬ノズル１ｂでは、ノズル本体１１と段部１２ｂとの間に絶縁体を設ける。同図（ｃ）に示す浸漬ノズル１ｃでは、ノズル本体１１と整流板１２ｃとの間に絶縁体を設ける。同図（ｄ）に示す浸漬ノズル１ｄでは、ノズル本体１１と内装ノズル１２ｄとの間に絶縁体を設ける。
【００３５】
絶縁体を設ける形態としては、鉱物性の繊維やガラス繊維などからなる絶縁性のシートや小片等をノズル本体１１と整流部１２との間に挟んだ後セメントで固定する。電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび１３ｄをノズル本体１１と整流部１２との間に設ける場合は、絶縁体を、ノズル本体１１と電極１３ａ、１３ｂ、１３ｃおよび１３ｄとの間に設ける。
【００３６】
このように、電気伝導性を有する耐火物で構成された整流部１２と、ノズル本体１１との間に電気的に絶縁する絶縁体を設けると、後述するように、整流部１２に通電した際に、ノズル本体１１に電流が流れることが防止され、効率良く溶融金属に通電される。
【００３７】
図２は、本発明の整流部および絶縁体を備えた連続鋳造用浸漬ノズルの他の例を示す縦断面図である。
【００３８】
同図に示す連続鋳造用浸漬ノズル１ｅは、ノズル本体１１が電気伝導性を有する耐火物で構成され、ノズル本体１１の有底の円筒体１１ａと段部１２ｂとの間に絶縁体１４が設けられ、円筒体１１ａの前記段部１２ｂが設けられた領域外の部分に他方の電極１５が埋設されている。その他の構成は、図１（ｂ）に示す浸漬ノズル１ｂと同じ構成であるため、同一部分は同一符号で示し、詳細な説明は省略する。このように、ノズル本体１１と段部１２ｂとを共に電気伝導性を有する耐火物で構成し、これらの間に絶縁体を設けるとともに両者に電極を設ければ、後述するように連続鋳造の際に通電したとき、段部１２ｂとノズル本体１１の両者の内面に、溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着するのを防止することができる。
【００３９】
なお、図２に示す浸漬ノズル１ｅは、整流部１２として段部１２ｂを備えるが、整流部１２は、図１（ａ）に示す螺旋状の突起１２ａ、図１（ｃ）に示す整流板１２ｃおよび図１（ｄ）に示す内装ノズル１２ｄであってもよい。また、他方の電極１５をノズル本体１１の有底の円筒体１１ａに埋設したが、有底の円筒体１１ａの外面に設けてもよい。
【００４０】
図３は、本発明の連続鋳造方法に用いる連続鋳造装置の溶融金属供給部の一例を模式的に示す縦断面図である。
【００４１】
同図において、溶融金属供給部は、底部に上ノズル２ａが設けられたタンディッシュ２と、上ノズル２ａの下部に設けられたスライディングゲート３と、スライディングゲート３の下部に設けられたノズル支持部４と、ノズル支持部４に支持された浸漬ノズル１と、タンディッシュ２の内部に設けられた他方の電極５と、他方の電極５と浸漬ノズル１に設けられた電極１３ｂとに接続された電源部６とを備える。
【００４２】
浸漬ノズル１の構造は、ノズル本体１に他方の電極１５が設けられていない点を除いて、前記図２に示す浸漬ノズル１ｅと同じ構造であるため、同一部分は同一符号で示し、詳細な説明は省略する。
【００４３】
タンディッシュ２は、溶融金属８を収容する部分で、その形状、内張耐火物は、通常用いられているものでよい。
【００４４】
タンディッシュ２の底部に設けられた上ノズル２ａは、タンディッシュ２内の溶融金属８を下部に供給する供給孔２ｂを有し、耐火物で構成されている。この上ノズル２ａの形状も通常用いられているものでよい。
【００４５】
スライディングゲート３は、上プレート３１、下プレート３２およびこれらの間に設けられた可動プレート３３とを備える３層構造のものである。上プレート３１、下プレート３２および可動プレート３３は、それぞれ通流孔３１ａ、３２ａ、３３ａが設けられた耐火物製で、図示を省略した駆動機構により可動プレート３３を水平移動させることにより、下部に供給される溶融金属８の供給量を制御する。このスライディングゲート３の構造も、通常用いられている２層構造のものであってもよい。
【００４６】
他方の電極５は、タンディッシュ２の上方から内部に挿入され、先端がタンディッシュ２の内部空間に臨み、タンディッシュ２内に溶融金属８が供給された際は、その先端が溶融金属８内に浸漬される。溶融金属８内に浸漬されて溶融金属８と接触する部分の表面積は、１０ｃｍ² 程度以上であればよい。
【００４７】
この電極５を構成する材料は、タンディッシュ２内の溶融金属８に接触した状態でできるだけ長時間耐えること、電気伝導性を有することの２条件を満たせばよく、耐火物、黒鉛、モリブデンやタングステンなどの高融点金属、またはこれらの複合材料とするのがよい。
【００４８】
電源部６は、他方の電極５および浸漬ノズル１に設けられた電極１３ｄに電気配線６ａにより接続され、必要時にこれらの電極６、１３ｄに通電する。
【００４９】
なお、同図に示す溶融金属供給部は、浸漬ノズル１と、この浸漬ノズル１と接するスライディングゲート３およびノズル支持部４との間に絶縁体７を備える。
【００５０】
このように、電気伝導性を有する耐火物で構成され、電極１３ｄが設けられた段部１２ｂを有する浸漬ノズル１と、隣接するスライディングゲート３およびノズル支持部４との間に電気的に絶縁する絶縁体７を設けると、浸漬ノズル１に設けられた絶縁体１４による絶縁が不十分であっても、後述するように、連続鋳造の際に、整流部１２である段部１２ｂと浸漬ノズル内を流れる溶融金属との間に通電した際に、浸漬ノズル１に隣接する部分に電流が流れることが防止され、効率良く溶融金属に通電される。
【００５１】
図３に示す本発明の連続鋳造方法に用いる溶融金属供給部は、ガス吹き込み部を備えない。しかし、上ノズル２とスライディングゲート３のうち、いずれか一方に図示を省略した多孔性の耐火物からなるガス吹き込み部を設けてもよい。このガス吹き込み部は、次のようにして使用される。すなわち、転炉、ＲＨなどの操業状態によって溶鋼中のＡｌの酸化物などが多くなり、この溶鋼を処理する場合に、浸漬ノズル１の内面にＡｌの酸化物などが付着するのを防ぐために、不活性ガスを吹き込む。また、鋳造開始時に溶鋼が凝固することによる浸漬ノズルの開口不良を防止するためや鋳型内の溶鋼の流動を改善するために、不活性ガスを吹き込む。
【００５２】
なお、図３に示す溶融金属供給部では、整流部１２として段部１２ｂが形成された浸漬ノズル１を備えるが、図１に示す他の整流部が形成された浸漬ノズルを備えてもよい。また、他方の電極５は、先端がタンディッシュ２の内部空間に臨むようにタンディッシュ２の上方から内部に挿入して設けたが、タンディッシュ２の側壁を貫通して設けてもよく、タンディッシュ２の側壁の一部を電気伝導性を有する耐火物で構成し、この部分に設けてもよい。
【００５３】
また、上ノズル２ａまたはスライディングゲート３のいずれかを電気伝導性を有する耐火物で構成して他方の電極５を設けてもよい。この場合は、他方の電極５が設けられた上ノズル２ａまたはスライディングゲート３と整流部１２との間には、必ず絶縁体を設ける。
【００５４】
図３に示す溶融金属供給部は、流量制御機構としてスライディングゲート３を備えているが、流量制御機構は、スライディングゲートを備えない例えばストッパー方式であってもよい。この場合は、他方の電極５をストッパーに設けてもよい。
【００５５】
なお、浸漬ノズルとして図２に示す浸漬ノズル１ｅを用いる場合は、他方の電極５を設ける必要はない。この場合、電源部６は、浸漬ノズル１ｅの段部１２ｂに設けられた電極１３ｄとノズル本体１１に設けられた他方の電極１５とに電気配線６ａにより接続される。
【００５６】
つぎに、本発明の連続鋳造方法を、図３に示す溶融金属供給部を備える連続鋳造装置を用いた場合について説明する。
【００５７】
図３に示す溶融金属供給部を図示を省略した鋳型の上に配置し、タンディッシュ２内の溶融金属８を、上ノズル２ａ、スライディングゲート３および浸漬ノズル１により、鋳型内に供給する。
【００５８】
この際、電源部６をＯＮの状態とする。電源部６は、浸漬ノズル１の段部１２ｂに設けられた電極１３ｂおよび他方の電極５に電気配線６ａにより接続されている。そして、一他方の電極５は、タンディッシュ２内の溶融金属８に浸漬されている。したがって、浸漬ノズル１の段部１２ｂと浸漬ノズル１の内部を通過する溶融金属との間は通電される。
【００５９】
通電する電流は、直流、交流のいずれでもよい。直流の場合、浸漬ノズル側を正負のいずれの電位としてもよい。また、パルス波、矩形波であってもよい。この通電は、連続的でなく、断続的であってもよい。
【００６０】
このように、浸漬ノズル１の内面に形成された段部１２ｂと浸漬ノズル１内を通過する溶融金属との間に通電すると、前述の電気毛管現象により、段部１２ｂに最も近い溶融金属の界面張力が小さくなる。そのため、溶鋼中のＡｌの酸化物などは、段部１２ｂに付着しようとする力が減少し、段部１２ｂには、Ａｌの酸化物などが付着しなくなる。
【００６１】
通電の際、段部１２ｂの表面積当たりの電流密度は０．０４〜０．５アンペア／ｃｍ² （Ａ／ｃｍ² ）とするのが望ましい。０．５Ａ／ｃｍ² を超えると効果が飽和する。また、電源部６や配線などの装置が大がかりとなり、多量の電力が必要となるとともに、感電のおそれが生じる。電源部６の端子間の電位差は１〜６０ボルト（Ｖ）とするのがよい。
【００６２】
図４は、耐火物の表面に付着したＡｌの酸化物などの付着物の厚さと耐火物側の電位との関係を示す図である。
【００６３】
同図における試験条件は、５ｋｇの低炭素Ａｌキルドの溶鋼に、直径２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍの耐火物製の棒の先端約１３０ｍｍと電極とを浸漬して、これらの間に電流一定で電圧を変化させて１時間通電した。なお、耐火物として、電気伝導性を有するアルミナグラファイトおよびジルコニアグラファイトと、電気伝導性を有しない高純度アルミナを用いた。
【００６４】
同図から次のことがわかる。耐火物として電気伝導性を有するアルミナグラファイトあるいはジルコニアグラファイトを使用した場合には、電位の正負に拘わらず付着量が顕著に減少する。負の電位を付与した場合の方が、付着量はやや少ない。電位の増加に伴い付着物の厚さは減少する。電気伝導性を有しない高純度アルミナを使用した場合には、電位を付与しない場合での付着量が、アルミナグラファイトやジルコニアグラファイトに比べて少ないが、電位を付与しても付着物の厚さの減少は認められなかった。電流値を一定に制御しても同様の結果が得られた。
【００６５】
このように、電気伝導性を有する耐火物と溶鋼との間に電位差を付与すると、その電位の正負に拘わらず表面のＡｌの酸化物などの付着が抑制される。さらに電流一定の制御とした場合にも、耐火物としてアルミナグラファイトあるいはジルコニアグラファイトを使用した場合には、同様の付着防止効果が得られた。
【００６６】
以上述べたように、整流部である段部１２ｂと浸漬ノズル１の内部を通過する溶融金属８との間に通電しながら、タンディッシュ２内の溶融金属８を鋳型内に供給する。また鋳型内の溶融金属の上面には、鋳型内の溶融金属の保温と酸化防止、および鋳型と凝固殻との潤滑のためにモールドパウダを添加する。鋳型内に供給された溶融金属８は、鋳型に接する表面から凝固殻が形成され、その後図示を省略した引き抜き装置により引き抜かれて鋳片とされる。
【００６７】
溶融金属８が浸漬ノズル１内を通過する際に、段部１２ｂとの間で通電されて、電位差が付与されるため、段部１２ｂにＡｌの酸化物などが付着することはない。また、Ａｒガスなどの不活性ガスを溶融金属中に吹き込まないので、鋳片に気泡性の欠陥は生じない。
【００６８】
なお、上ノズル２ａまたはスライディングゲート３にガス吹き込み部が設けられた溶融金属供給部を備える連続鋳造装置により連続鋳造する場合は、ガス吹き込み部から鋳片表層部に気泡性欠陥が発生しない程度に、その内部を通過する溶融金属中に不活性ガスを吹き込んでも構わない。ただし、不活性ガスを吹き込まないのが望ましい。吹き込まないことにより、より確実に鋳片表層部に気泡性欠陥の発生するのを防止できるからである。
【００６９】
本発明の連続鋳造方法は、Ａｌで脱酸した溶鋼の連続鋳造に適している。また浸漬ノズルなどの閉塞の原因となる元素である例えば、ジルコニウム、カルシウム、希土類金属などを含有する金属の連続鋳造においても効果がある。
【００７０】
【実施例】
垂直曲げ型連続鋳造機を用い、Ａｌで脱酸した表１に示す化学組成の極低炭素鋼からなる溶鋼から、厚さ２７０ｍｍ、幅１３２０〜１６００ｍｍの鋳片を製造した。
【００７１】
【表１】

垂直曲げ型連続鋳造機は、電気伝導性を有する耐火物からなる整流部に電極を埋設した浸漬ノズルを有する溶融金属供給部を備えたものを用いた。用いたタンデイッシュの形状は通常の箱形で、容量は約８５ｔである。
【００７２】
浸漬ノズルは、内径が９０ｍｍで、下向き３５°の通常の２つの吐出孔を有するものを用いた。浸漬ノズルのノズル本体および整流部は、質量％で、黒鉛を２２％、ＳｉＯ₂を１２％含有し、残部がアルミナおよび不純物からなるアルミナグラファイト質の電気伝導性を有する耐火物で構成した。
【００７３】
浸漬ノズルとスライディングゲートとの間には、アルミナとシリカの繊維からなる絶縁性シートを介在させた。また、一部の試験では、整流部とノズル本体との間に絶縁性セメントまたは絶縁性小片を介在させた。なお、整流部に埋設した電極の材料は低炭素鋼、他方の電極の材料は、アルミナグラファイトとした。
【００７４】
連続鋳造の際は、１ヒート２７０ｔの溶鋼を、５ヒート連続して鋳造した。このとき、タンデイッシュ内の溶鋼の過熱度は２０〜３５℃、鋳造速度は１．４〜１．６ｍ／分とした。また、他方の電極と整流部に埋設された電極との間に、電流値一定または電圧値一定として直流を通電した。一部の試験では、他方の電極と整流部に埋設された電極との間に通電しなかった。また、一部の試験では、スライディングゲートに設けられたガス吹き込み部から、Ａｒガスを２〜５リットル（Ｎｏｒｍａｌ）／分の流量で溶鋼中に吹き込んだ。これらの試験条件を表２に示す。
【００７５】
【表２】

前記の連続鋳造が終了した後、浸漬ノズルを回収して縦断し、整流部およびノズル本体に付着した付着物の厚さを測定した。
【００７６】
また、各連続鋳造試験において得られた５ヒート目の鋳片を素材として熱間圧延、酸洗および冷間圧延により、０．８ｍｍの厚さの鋼帯を製造し、鋼帯の表面疵発生率を調査した。結果を表２に併せて示す。
【００７７】
なお、内面の付着量の厚さは、整流部およびノズル本体に付着した付着物の最も厚い部分の厚さを表す。鋼帯の表面疵発生率は、鋼帯の表面疵の発生有無を目視により調査し、表面疵が発生した部分をその長さだけ切断し、切断した合計の長さを冷間圧延長さで除して、表面疵発生率として表した。
【００７８】
同表から次のことがわかる。
【００７９】
Ｎｏ．１〜３は、整流部として図１（ｂ）に示す段部が浸漬ノズルの内面に形成され、絶縁体を浸漬ノズルとスライディングゲートとの間に設け、Ａｒガスを吹き込んだ例である。これらのうち、他方の電極をタンディッシュ内に設け、電流一定（２０Ａ）で整流部側を正の電位として通電したＮｏ．１および整流部側の電位を負として通電したＮｏ．２は、通電しなかったＮｏ．３に比べて整流部に付着した付着物の厚さが薄く、表面疵の発生率も低い。
【００８０】
Ｎｏ．４およびＮｏ．５は、整流部として図１（ｃ）に示す整流板が浸漬ノズルの内面に形成され、絶縁体を浸漬ノズルとスライディングゲートとの間に設け、Ａｒガスを吹き込んだ例である。これらのうち通電しなかったＮｏ．５では、整流板にＡｌなどの酸化物が多量に付着したので、３ヒート目で作業を中断した。したがって、付着物厚さは３ヒート後の結果であり、また表面疵の発生率は、３ヒート目の鋳片から製造した鋼帯における結果である。
【００８１】
他方の電極をタンディッシュ内に設け、電圧一定（１０Ｖ）で整流部側の電位を負として通電したＮｏ．４は、通電しなかったＮｏ．５に比べて整流部およびノズル本体に付着した付着物の厚さが薄く、表面疵の発生率も大幅に低い。
【００８２】
Ｎｏ．６およびＮｏ．７は、整流部として図１（ｂ）に示す段部が浸漬ノズルの内面に形成され、絶縁体を浸漬ノズルとスライディングゲートとの間および整流部とノズル本体との間に設け、電流一定（１５Ａ）で整流部側の電位を負として通電し、Ａｒガスを吹き込んだ例である。これらは、付着物の厚さおよび表面疵の発生率ともにＮｏ．１およびＮｏ．４と同程度である。特に、他方の電極をノズル本体に設けたＮｏ．７は、ノズル本体に付着物が付着していない。
【００８２】
Ｎｏ．８およびＮｏ．９は、整流部として図１（ｃ）に示す整流板が浸漬ノズルの内面に形成され、絶縁体を浸漬ノズルとスライディングゲートとの間および整流部とノズル本体との間に設け、電流一定（２０Ａ）で整流部側の電位を負として通電し、Ａｒガスを吹き込まなかった例である。これらは、付着物の厚さおよび表面疵の発生率ともにＮｏ．１およびＮｏ．４と同程度である。
【００８３】
【発明の効果】
この発明の浸漬ノズルによれば、浸漬ノズルの内面に形成された整流部に溶鋼中のＡｌの酸化物などが付着するのを防止することができる。したがって、この浸漬ノズルを備えた連続鋳造装置により金属の連続鋳造をおこなえば、得られた鋳片を素材とする製品に、モールドパウダ、Ａｌの酸化物、気泡などの鋳片の欠陥に起因する欠陥の発生を防止すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の整流部および絶縁体を備えた連続鋳造用浸漬ノズルの一例を示す縦断面図である。（ａ）は内面に螺旋状の突起が設けられた浸漬ノズルである。（ｂ）は内面に段部が設けられた浸漬ノズルである。（ｃ）は内面に整流板が設けられた浸漬ノズルである。（ｄ）は内面に内装ノズルが設けられた浸漬ノズルである。
【図２】本発明の整流部および絶縁体を備えた連続鋳造用浸漬ノズルの他の例を示す縦断面図である。
【図３】本発明の連続鋳造方法に用いる連続鋳造装置の溶融金属供給部の一例を模式的に示す縦断面図である。
【図４】耐火物の表面に付着したＡｌの酸化物などの付着物の厚さと耐火物側の電位との関係を示す図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ：浸漬ノズル、
２：タンディッシュ、
２ａ：上ノズル、
３：スライディングゲート、
４：ノズル支持部、
５：他方の電極、
６：電源部、
７：絶縁体、
８：溶融金属、
１１：ノズル本体、
１１ａ：有底の円筒体、
１１ｂ：フランジ部、
１１ｃ：吐出孔、
１２：整流部、
１２ａ：螺旋状の突起、
１２ｂ：段部、
１２ｃ：整流板、
１２ｄ：内装ノズル、
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ：電極、
１４：絶縁体、
１５：他方の電極。

Claims

ノズル本体の内面にその内部を通過する溶融金属の流れを制御する整流部を備え、前記整流部が連続鋳造で対象とする金属の融点以上の温度において１×１０⁴〜１×１０⁶Ｓ／ｍの電気伝導率を有する耐火物で構成されると共に、前記整流部に電極が設けられ、さらに、前記ノズル本体と前記整流部との間に絶縁体を有することを特徴とする連続鋳造用浸漬ノズル。
ノズル本体が電気伝導性を有する耐火物からなり、前記ノズル本体に他方の電極が設けられた請求項１に記載の連続鋳造用浸漬ノズル。
底部に上ノズルが設けられたタンディッシュと、上ノズルの下部に設けられたスライディングゲートと、スライディングゲートに続いて設けられた、ノズル本体の内面にその内部を通過する溶融金属の流れを制御する整流部を備え前記整流部が連続鋳造で対象とする金属の融点以上の温度において１×１０ ⁴ 〜１×１０ ⁶ Ｓ／ｍの電気伝導率を有する耐火物で構成されると共に前記整流部に電極が設けられた連続鋳造用浸漬ノズルとを有し、前記浸漬ノズルとスライディングゲートとの間および前記浸漬ノズルとこれを支持するノズル支持部との間に絶縁体を備えた溶融金属供給部を有する連続鋳造装置を用い、整流部と前記浸漬ノズルの内部を通過する溶融金属との間に通電しながらタンディッシュ内の溶融金属を前記溶融金属供給部から鋳型に供給することを特徴とする金属の連続鋳造方法。